Valget af ventilmateriale er afgørende for dets ydeevne, anvendelige scenarier og levetid. Følgende beskriver forskellene mellem støbejern, kulstofstål og støbt stål baseret på materielle egenskaber, ydeevneforskelle og påføringsscenarier:
Sammenligning af materiel egenskab
Støbejern har et kulstofindhold på 2%- 4%, et højt siliciumindhold og mange urenheder. Det kastes direkte efter smeltning, hvilket gør processen enkel. Det er sprødt, slidbestandigt og har høj trykstyrke, men har lav trækstyrke, dårlig chok og vibrationsmodstand og gennemsnitlig korrosionsbestandighed.
Carbon Steel har et kulstofindhold på 0,02%-2,11%, primært sammensat af jern og kulstof. Det dannes fra ingots gennem trykprocesser såsom rulning og smedning. Det tilbyder god samlet ydelse med en balance mellem styrke, duktilitet og sejhed, god svejsbarhed og bearbejdelighed, men dårlig korrosionsbestandighed.
Støbt stål har et kulstofindhold på 0,15%- 0,6%, har få urenheder, støbes fra smeltet stål og kræver varmebehandling for at forbedre egenskaberne. Det har høj styrke, god sejhed og påvirkningsmodstand. Legering (såsom tilsætning af krom eller nikkel) kan forbedre korrosion og høj temperaturresistens.
Nøglepræstationsforskelle
1. mekaniske egenskaber
Styrke og sejhed
Støbejern: Høj trykstyrke (f.eks. Grå støbejern har en trykstyrke på 200-400 MPa), men lav trækstyrke (kun 100-250 MPa), dårlig sejhed og tilbøjelig til brud under påvirkning.
Kulstål: Trækstyrke øges med stigende kulstofindhold (f.eks. Q235 stål har en trækstyrke på ca. 370-500 MPa, mens 45 stål kan nå over 600 MPa). Det har også god plasticitet og sejhed og kan modstå en vis deformation.
Støbt stål: Trækstyrke er typisk 450-800 MPa, og dens sejhed er signifikant overlegen end støbejern (f.eks. ZG230-450 støbt stål har en forlængelse på op til 22%), hvilket gør det velegnet til at bære dynamiske belastninger.
Slidstyrke
Støbejern (især slid - resistent støbejern) indeholder grafit, som har en lav koefficient for friktion og overlegen slidstyrke mod almindeligt kulstofstål og støbt stål. Det bruges ofte i applikationer, der kræver friktionsreduktion (f.eks. Ventilkropsforseglingsoverflader).
2. Korrosionsbestandighed
Støbejern: Grafit i matrixen danner let mikroceller, hvilket resulterer i gennemsnitlig korrosionsbestandighed. Overfladebelægninger (såsom maling eller galvanisering) eller korrosion - resistent støbejern (såsom høj - siliciumstøbejern) er påkrævet.
Kulstål: Ruster let og korroderer hurtigt i fugtige, sure eller alkaliske miljøer. Yderligere korrosionsbeskyttelsesbehandlinger (såsom elektroplettering eller epoxybelægning) er påkrævet.
Støbt stål: Almindeligt støbt stål har lignende korrosionsbestandighed over for kulstofstål, men rustfrit stål støbt stål (såsom CF8 og CF3M) kan skabes ved at tilføje legeringselementer (såsom CR og NI) for at forbedre korrosionsbestandigheden markant.
3. høj - temperaturmodstand
Støbejern: Grå støbejern har dårlig varmemodstand (lang - betegnelse for driftstemperatur mindre end eller lig med 300 grader). Duktilt jern kan have lidt højere varmemodstand (mindre end eller lig med 400 grader), men det er modtageligt for oxidation ved høje temperaturer.
Kulstål: Almindeligt kulstofstål har en lang - betegnelse for driftstemperatur mindre end eller lig med 450 grader. Dens styrke falder markant ved høje temperaturer, så varme - resistent stål (såsom 15Crmo) er påkrævet.
Støbt stål: Gennem legering kan det modstå høje temperaturer (f.eks. Zg1cr18ni9ti rustfrit stål støbt stål kan modstå temperaturer over 800 grader), hvilket gør det velegnet til høj - temperaturmedier (f.eks. Damp og varm olie).
4. Processabilitet
Støbejern: Det tilbyder fremragende støbeegenskaber og god fluiditet, hvilket muliggør kompleks støbning (f.eks. Ventillegemer med kølelegeme). Imidlertid har den dårlig bearbejdelighed (hårdhed og skørhed) og svejsbarhed (tilbøjelig til at revne).
Carbon Steel: Det tilbyder fremragende smedning, svejsning og bearbejdelighed, hvilket gør det nemt at danne til forskellige former (f.eks. Flanger og gevindforbindelser), hvilket gør det velegnet til applikationer, der kræver hyppig samling og adskillelse.
Støbt stål: støbningsprocessen er mere kompliceret end støbejern (kræver kontrolleret støbningstemperatur og kølehastighed), men dens egenskaber kan forbedres gennem varmebehandling (f.eks. Normalisering og temperering), hvilket resulterer i overlegen svejsbarhed sammenlignet med støbejern.
Sammenligning af applikation
1. støbejernsventiler
Applikationsscenarie:
Lav - tryk, statisk eller lille - rørledninger (f.eks. Dn mindre end eller lig med 300 mm) med ikke - ætsende eller mildt ætsende væsker såsom vand, damp og olie.
Typiske ventiler: portventiler, klodeventiler og kontrolventiler (ofte brugt i vandforsyning og dræning og varmesystemer).
Fordele: lave omkostninger, let casting og god slidstyrke.
Ulemper: kan ikke bruges i høje - tryk, påvirkning eller ætsende miljøer.
2. kulstofstålventiler
Gældende applikationer:
Medium - og høj - trykrørledninger (f.eks. Pn mindre end eller lig med 16 MPa), medier såsom luft, damp, olie og gas, der skal modstå visse tryk og vibrationer (f.eks. Industrielle rørledninger og termiske systemer).
Typiske ventiler: kugleventiler, sommerfuglventiler og sikkerhedsventiler (f.eks. Ventiler lavet af Q235 og 20# stål).
Fordele: Høj styrke, afbalanceret samlet ydelse og moderate forarbejdningsomkostninger.
Ulemper: Utilstrækkelig korrosionsbestandighed, der kræver regelmæssig korrosionsbeskyttelse.
3. støbte stålventiler
Gældende applikationer:
Høj - tryk, høj - temperatur, høj - påvirkning eller komplekse driftsbetingelser (f.eks. Pn større end eller lig med 25 MPa, temperatur større end eller lig med 450 grad) eller anvendelser, der kræver korrosionsbestandighed (f.eks. Rustfrit stål og støbt stål).
Typiske ventiler inkluderer kraftværksventiler (såsom portventiler og klodeventiler), kemiske ventiler (såsom rustfrit stålkugleventiler) og offshore -tekniske ventiler.
Fordele: Høj styrke, god sejhed og tilpasningsevne til ekstreme miljøer gennem legering.
Ulemper: høje omkostninger og kompleks støbningsproces.
Resumé og udvælgelsesanbefalinger
Støbejern: Lavpris, lavt tryk: Billig, med fremragende støbeegenskaber, det opfylder grundlæggende tætning og tryk - lejekrav.
Carbon Steel: Egnet til medium - og høj - trykapplikationer, konventionelle medier. Det tilbyder en balance mellem styrke og sejhed, er let at behandle og tilbyder en høj omkostning - effektivitet.
Støbt stål (legering): Velegnet til højt tryk, høj temperatur og korrosionsanvendelser. Legering kan forbedre styrken, høj - temperaturmodstand og korrosionsbestandighed, hvilket gør den egnet til komplekse driftsbetingelser.